ITTO991122A1 - CLIMATE CONTROL SYSTEM IN THE INTERIOR OF A CABIN. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione riguarda un sistema di controllo del clima nell'abitacolo di un autoveicolo. The present invention relates to a climate control system in the passenger compartment of a motor vehicle.
Più specificamente l'invenzione riguarda un sistema di controllo del clima comprendente un impianto di condizionamento dell'aria includente un condotto di aspirazione dell'aria esterna all <1 >abitacolo ed almeno un condotto di aspirazione dell'aria interna all'abitacolo, More specifically, the invention relates to a climate control system comprising an air conditioning system including a duct for the intake of the air outside the passenger compartment and at least one intake duct for the air inside the passenger compartment,
mezzi riscaldatori e mezzi refrigeratori del flusso d'aria aspirato; means for heating and cooling means for the intake air flow;
almeno un condotto d'uscita per l'immissione nell'abitacolo di aria trattata nell'impianto, mezzi di circolazione atti a provocare un flusso d'aria nell'impianto, fra l'uno o l'altro condotto di aspirazione e detto almeno un condotto di uscita, at least one outlet duct for introducing air treated in the system into the passenger compartment, circulation means suitable for causing an air flow in the system, between one or the other intake duct and said at least one outlet duct,
un dispositivo di intercettazione atto, quando attivato, a chiudere il condotto di aspirazione dell'aria esterna, per consentire un funzionamento dell'impianto con aria ricircolata nell'abitacolo, mezzi sensori elettrici di temperatura dell'aria in uscita dall'impianto di condizionamento, e an interception device able, when activated, to close the external air intake duct, to allow the system to operate with air recirculated in the passenger compartment, electrical temperature sensor means for the air leaving the air conditioning system, And
un'unità elettronica di controllo. electronic control unit.
I sistemi di controllo del clima nell'abitacolo di un autoveicolo secondo la tecnica anteriore comprendono un sensore di temperatura dell aria nell !abitacolo. Tale sensore è di tipo ventilato, e risulta piuttosto costoso. Esso è inoltre tipicamente ubicato in prossimità dell'unità elettronica di controllo, per cui il rilevamento della temperatura dell'aria nell 'abitacolo risulta negativamente influenzato dal calore generato nel funzionamento da tale unità elettronica. The prior art interior climate control systems of a motor vehicle include an interior air temperature sensor. This sensor is of the ventilated type, and is rather expensive. It is also typically located near the electronic control unit, so that the detection of the air temperature in the passenger compartment is negatively influenced by the heat generated in operation by this electronic unit.
E| dunque uno scopo della presente invenzione realizzare un sistema di controllo del clima nell'abitacolo di un autoveicolo che possa fare a meno di un apposito sensore per la rilevazione della temperatura dell 'aria nell'abitacolo . And | therefore an object of the present invention is to provide a climate control system in the passenger compartment of a motor vehicle which can do without a suitable sensor for detecting the temperature of the air in the passenger compartment.
Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo 1 <1 >invenzione con un sistema di controllo le cui caratteristiche salienti sono definite nell'annessa rivendicazione 1. This and other objects are achieved according to the invention with a control system whose salient characteristics are defined in the attached claim 1.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento al disegno allegato, in cui è mostrato in forma schematica un sistema di controllo del clima secondo l'invenzione. Further features and advantages of the invention will appear from the detailed description that follows, carried out purely by way of non-limiting example with reference to the attached drawing, in which a climate control system according to the invention is shown in schematic form.
Con riferimento al disegno, un sistema per il controllo del clima nell'abitacolo 1 di un autoveicolo 2 comprende un impianto di condizionamento dell!aria complessivamente indicato con 3. Tale impianto comprende un condotto di aspirazione 4 per l'ingresso di aria dall'esterno dell'abitacolo, ed almeno un condotto 5 per 1'aspirazione di aria interna all 'abitacolo . With reference to the drawing, a system for controlling the climate in the passenger compartment 1 of a motor vehicle 2 comprises an air conditioning system indicated as a whole by 3. This system comprises an intake duct 4 for the entry of air from the outside. of the passenger compartment, and at least one duct 5 for the intake of air inside the passenger compartment.
A valle di tali condotti l'impianto 3 comprende un elettroventilatore 6 che aspira l'aria attraverso il condotto 4 od il condotto 5 e ne provoca il flusso, a valle, attraverso l'evaporatore 7 di un circuito frigorigeno 8 di tipo per sé noto includente un compressore 9. Downstream of these ducts, the system 3 comprises an electric fan 6 which sucks the air through the duct 4 or the duct 5 and causes it to flow downstream through the evaporator 7 of a refrigerating circuit 8 of a per se known type. including a compressor 9.
A valle dell'evaporatore 7 il flusso d'aria indotto dal ventilatore 6 passa attraverso uno scambiatore di calore 10 fungente da riscaldatore. Tale scambiatore è del tipo liquido/gas, ed è suscettibile di ricevere, attraverso un circuito 11, un flusso di liquido di raffreddamento del motore dell <1>autoveicolo. Downstream of the evaporator 7 the air flow induced by the fan 6 passes through a heat exchanger 10 which acts as a heater. This exchanger is of the liquid / gas type, and is capable of receiving, through a circuit 11, a flow of coolant from the motor vehicle engine.
In un condotto di uscita 12 dell'aria trattata è disposto un sensore elettrico di temperatura 13. An electrical temperature sensor 13 is arranged in an outlet duct 12 of the treated air.
Il condotto di uscita 12 presenta una pluralità di ramificazioni con rispettive bocchette di uscita per l'aria trattata. Nella realizzazione esemplificativamente illustrata sono previste bocchette di uscita 12a in prossimità del lato inferiore del parabrezza 14, bocchette di uscita I2b nella plancia porta-strumenti, nonché bocchette di ùscita . 12c nella parte inferiore anteriore dell'abitacolo, orientate verso la zona occupata dai piedi dei passeggeri anteriori. The outlet duct 12 has a plurality of branches with respective outlet openings for the treated air. In the embodiment illustrated by way of example, outlet openings 12a are provided in proximity to the lower side of the windscreen 14, outlet openings I2b in the instrument panel, as well as outlet openings. 12c in the lower front part of the passenger compartment, oriented towards the area occupied by the feet of the front passengers.
Con 15 è indicata una portella di intercettazione disposta fra i condotti di aspirazione 4 e 5. Tale portella è convenientemente provvista di un dispositivo attuatore 16 a comando elettrico, ed è suscettibile di assumere una prima ed una seconda posizione, illustrate a tratto pieno e rispettivamente a tratto intero, in cui consente l'aspirazione unicamente di aria esterna all'abitacolo e, rispettivamente, unicamente di aria interna all'abitacolo. Nella seconda posizione sopra definita, la portella 15 consente il funzionamento dell'impianto di condizionamento 3 con aria circolata nell'abitacolo l. The reference number 15 indicates an interception door arranged between the suction ducts 4 and 5. This door is conveniently provided with an electrically controlled actuator device 16, and is capable of assuming a first and a second position, shown in solid lines and respectively full section, in which it allows the intake only of air outside the passenger compartment and, respectively, only air inside the passenger compartment. In the second position defined above, the door 15 allows the air conditioning system 3 to operate with air circulated in the passenger compartment 1.
Il sistema comprende inoltre un'unità elettronica di controllo ECU collegata al sensore di temperatura 13, ad un dispositivo 18 di impostazione della temperatura desiderata nell'abitacolo 1, all'attuatore 16 associato alla portella di intercettazione 15 ed eventualmente, in modo peraltro per sé noto, al compressore 9, ad un'elettrovalvola 19 che controlla, il flusso del liquido di raffreddamento del motore nel circuito 11 ed ad un sensore di temperatura 20 associato all'evaporatore 7. The system also comprises an electronic control unit ECU connected to the temperature sensor 13, to a device 18 for setting the desired temperature in the passenger compartment 1, to the actuator 16 associated with the interception door 15 and possibly, however, per se the compressor 9 is known to a solenoid valve 19 which controls the flow of the engine coolant in the circuit 11 and to a temperature sensor 20 associated with the evaporator 7.
L'unità ECU è inoltre collegata ad un sensore di temperatura 22, destinato a rilevare la temperatura Te dell'aria esterna dell'abitacolo. Tale sensore può essere disposto ad esempio in uno specchio retrovisore esterno. The unit ECU is also connected to a temperature sensor 22, intended to detect the temperature Te of the outside air of the passenger compartment. This sensor can be arranged, for example, in an exterior rear-view mirror.
A differenza dei sistemi di controllo del clima secondo la tecnica anteriore, il sistema secondo l'invenzione non comprende alcuno specifico sensore per il rilevamento diretto della temperatura dell'aria nell'abitacolo 1. Unlike the climate control systems according to the prior art, the system according to the invention does not comprise any specific sensor for direct detection of the air temperature in the passenger compartment 1.
L'unità di controllo ECU del sistema secondo l'invenzione è peraltro predisposta per desumere indirettamente tale temperatura, nel modo che verrà ora descritto. The control unit ECU of the system according to the invention is however arranged to indirectly infer this temperature, in the way that will now be described.
L'unità ECU è predisposta per rilevare la presenza di tensione di alimentazione nell'impianto elettrico dell'autoveicolo e il comando di attivazione dell'impianto di condizionamento 3. The ECU unit is designed to detect the presence of power supply voltage in the electrical system of the vehicle and the activation command of the conditioning system 3.
A tale scopo, l'unità ECU presenta ad esempio un ingresso 21 collegabile alla sorgente di tensione di alimentazione B attraverso un interruttore II di accensione (incorporato ad esempio nel commutatore ,di accensione ed avviamento del veicolo) e un interruttore 12 azionabile manualmente dall'utilizzatore per comandare l'attivazione dell'impianto di condizionamento 3. For this purpose, the unit ECU has, for example, an input 21 which can be connected to the supply voltage source B through an ignition switch II (incorporated for example in the vehicle ignition and starter switch) and a switch 12 which can be operated manually by the user to control the activation of the air conditioning system 3.
Ogni volta che l impianto di condizionamento deve essere attivato, l'unità di controllo ECU attua una procedura preliminare. In tale procedura preliminare l'unità ECU è predisposta per mantenere il circuito frigorigeno 8 ed il riscaldatore 10 disattivati e per attivare il ventilatore di circolazione 6 ed il dispositivo di intercettazione 15-16 per un periodo di tempo iniziale prestabilito, in modo tale per cui in tale periodo di tempo 1'impianto di condizionamento 3 aspira aria interna all'abitacolo 1 attraverso il condotto 5, e la reimmette non trattata nuovamente nell'abitacolo. Whenever the air conditioning system has to be activated, the control unit ECU carries out a preliminary procedure. In this preliminary procedure, the ECU unit is arranged to keep the refrigeration circuit 8 and the heater 10 deactivated and to activate the circulation fan 6 and the interception device 15-16 for a pre-established initial period of time, so that in this period of time the conditioning system 3 draws air inside the passenger compartment 1 through the duct 5, and re-introduces it, untreated, back into the passenger compartment.
Il tali condizioni, l'unita ECU provvede ad acquisire, tramite il sensore 13, il valore della temperatura dell'aria fatta circolare nell'impianto di condizionamento 3. In these conditions, the unit ECU acquires, by means of the sensor 13, the value of the temperature of the air circulated in the conditioning system 3.
Tale valore di temperatura può essere assunto cóme valore iniziale della temperatura dell'aria all'interno dell'abitacolo. This temperature value can be assumed as the initial value of the air temperature inside the passenger compartment.
L'unità ECU è inoltre predisposta per calcolare, dopo il periodo iniziale di cui sopra, il valore istantaneo, della temperatura dell'aria interna all'abitacolo 1 mediante un predeterminato algoritmo matematico di stima sulla base del valore iniziale di tale temperatura come sopra determinato in detto periodo di tempo iniziale. The unit ECU is also set up to calculate, after the initial period referred to above, the instantaneous value of the air temperature inside the passenger compartment 1 by means of a predetermined mathematical estimation algorithm on the basis of the initial value of this temperature as determined above. in that initial time period.
L'algoritmo di stima è convenientemente basato su un modello fisico-matematico atto a definire il comportamento termico dell'autoveicolo. Un tale modello fisico-matematico può essere rappresentato ad esempio da un'equazione differenziale del tipo seguente: The estimation algorithm is conveniently based on a physico-mathematical model able to define the thermal behavior of the motor vehicle. Such a physical-mathematical model can be represented for example by a differential equation of the following type:
in cui in which
C è la capacità termica equivalente dell'autoveicolo, desumibile sperimentalmente, C is the equivalent heat capacity of the vehicle, which can be derived experimentally,
h è la conducibilità termica equivalente dell'autoveicolo, parimenti desumibile sperimentalmente, h is the equivalent thermal conductivity of the vehicle, which can also be derived experimentally,
t è il tempo, t is the time,
Te è la temperatura dell'aria esterna, Te is the outside air temperature,
Ti è la temperatura dell'aria all'interno dell'abitacolo 1, e Ti is the temperature of the air inside the passenger compartment 1, e
W è la potenza termica introdotta nell'abitacolo; tale potenza è calcolabile sostanzialmente come .somma della potenza WA generata con 1'impianto di condizionamento 3 e della potenza termica W8 dovuta all'irraggiamento solare. W is the thermal power introduced into the passenger compartment; this power can be substantially calculated as the sum of the power WA generated with the conditioning system 3 and the thermal power W8 due to solar radiation.
L'equazione differenziale (1) di cui sopra è risolvibile in forma discretizzata con una soluzione del tipo seguente: The differential equation (1) above can be solved in discretized form with a solution of the following type:
in cui. in which.
a, b sono determinabili in base ai valori di C, h, a, b can be determined on the basis of the values of C, h,
Tin è il valore della temperatura dell'aria all'interno dell'abitacolo 1 all'istante n, Tin is the value of the air temperature inside passenger compartment 1 at instant n,
Tin+i è il valore della temperatura dell'aria all'interno dell'abitacolo ad un istante n+1, e Un è un termine che dipende dai valori di W e di Te all'istante n. Tin + i is the value of the air temperature inside the passenger compartment at an instant n + 1, and Un is a term that depends on the values of W and Te at instant n.
L'unità elettronica di controllo ECU è dunque predisponibile per calcolare ad ogni istante la temperatura dell'aria all'interno dell'abitacolo 1 in base ad una relazione del tipo della relazione (2) sopra riportata, assumendo come valore iniziale Ti0 della temperatura nell'abitacolo il valore desunto nel suddetto periodo iniziale, come sopra descritto. The electronic control unit ECU is therefore predisposed to calculate the temperature of the air inside the passenger compartment 1 at any time on the basis of a relationship such as the relationship (2) shown above, assuming the initial value Ti0 of the temperature in the the value derived from the aforementioned initial period, as described above.
In alternativa, nel periodo iniziale l'unità ECU può determinare il valore della temperatura dell'aria nell'abitacolo nel modo sopra descritto, èd acquisire il valore della temperatura Te dell'aria all'esterno dell'abitacolo, tramite il sensore 22. Come valore iniziale Ti0 nella successiva applicazione dell'algoritmo di stima della temperatura nell'abitacolo, l'unita ECU può essere predisposta, per selezionare il maggiore dei due valori, rispettivamente dell'aria interna e dell'aria esterna, determinati nel periodo iniziale. Questo accorgimento, consente di "forzare"<■ >ovvero intensificare il funzionamento dell'impianto di condizionamento 3, in particolare nella stagione estiva, quando l autoveicolo è fortemente riscaldato per effetto dell'irraggiamento solare. Alternatively, in the initial period the ECU can determine the value of the air temperature in the passenger compartment in the manner described above, and acquire the value of the temperature Te of the air outside the passenger compartment, through the sensor 22. As initial value Ti0 in the subsequent application of the algorithm for estimating the temperature in the passenger compartment, the unit ECU can be predisposed to select the greater of the two values, respectively internal and external air, determined in the initial period. This expedient allows you to "force" <■> or intensify the operation of the air conditioning system 3, particularly in the summer season, when the vehicle is strongly heated by the effect of solar radiation.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the embodiments and construction details may be widely varied with respect to what has been described and illustrated purely by way of non-limiting example, without thereby departing from the scope of the invention as defined. in the attached claims.
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